一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種硫化鋅-蒙脫土(ZnS-MMT)納米復(fù)合材料的制備方法，屬于納米復(fù)合材料的制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在無機(jī)納米半導(dǎo)體中，金屬硫化物納米材料由于其特殊的結(jié)構(gòu)特征和廣泛的應(yīng)用前景，使得金屬硫化物納米材料成為新無機(jī)半導(dǎo)體的又一重要研究領(lǐng)域，吸引了越來越多的科研工作者的關(guān)注。
[0003]硫化鋅是典型的I1-VI族寬禁帶半導(dǎo)體材料，作為一種優(yōu)良的光電材料，不同形態(tài)，不同粒徑，特別是納米尺度的硫化鋅應(yīng)用前景十分廣闊。目前納米硫化鋅已經(jīng)被廣泛地研究和應(yīng)用。
[0004]然而由于單一納米材料的易吸附、易聚集的缺點(diǎn)，導(dǎo)致其化學(xué)活性點(diǎn)的減少，從而導(dǎo)致其活性的降低。為了克服這一缺陷，研究者們將目光轉(zhuǎn)向了對金屬硫化物的修飾上。例如，殼聚糖/納米硫化鎘復(fù)合物表現(xiàn)出了更高更好地可見光催化降解剛果紅的效果。
[0005]蒙脫土是由兩層硅氧四面體片和一層鋁氧八面體片構(gòu)成的2:1型層狀硅酸鹽礦物。蒙脫土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)賦予其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，其中包括較高的比表面積、較強(qiáng)的吸附能力、可溶脹性和離子交換等。且蒙脫土的儲量豐富、分布廣泛、價格低廉，蒙脫土的這些性質(zhì)促使其在環(huán)保、催化、醫(yī)藥等多方面發(fā)揮著重要作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法。
[0007]本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是:
[0008]一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009](1)選取蒙脫土、乙酸鋅、硫代乙酰胺以及鹽酸為原料；
[0010](2)將蒙脫土分散到去離子水中，攪拌均勻，得到蒙脫土懸浮液；
[0011](3)配制乙酸鋅溶液，逐滴滴加到步驟(2)中制備的蒙脫土懸浮液中，持續(xù)攪拌，得到溶液A ;
[0012](4)將鹽酸溶液加入到硫代乙酰胺中，得到溶液B ;
[0013](5)將溶液A與溶液B同時置于密封容器中，于室溫攪拌條件下反應(yīng)12?24h，然后經(jīng)離心、洗滌、干燥，制得硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料。
[0014]步驟⑴中:所述蒙脫土與乙酸鋅的質(zhì)量配比優(yōu)選為1: 0.05?1: 0.4 ;所述乙酸鋅與硫代乙酰胺的摩爾配比優(yōu)選為1: 5?1: 25 ;所述鹽酸與硫代乙酰胺的摩爾配比優(yōu)選大于2 ;所述鹽酸溶液的濃度優(yōu)選為0.1?lmol/L。
[0015]步驟(2)中:所述蒙脫土懸浮液中蒙脫土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為1%;所述攪拌時間優(yōu)選為10?12小時。
[0016]步驟(3)中:所述乙酸鋅溶液中乙酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為1%?2.5%。
[0017]步驟(5)中:所述干燥溫度優(yōu)選為60?70°C;所述密封容器優(yōu)選為密封干燥器或密封反應(yīng)罐。
[0018]本發(fā)明的有益技術(shù)效果是:
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用蒙脫土為載體，所制得的硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料具有純度高、尺寸小、催化活性好等優(yōu)點(diǎn)，以其作為比色生物傳感器在檢測過氧化氫時具有簡便、穩(wěn)定、靈敏度高、選擇性強(qiáng)等特點(diǎn)。另外本發(fā)明采用一步法制得產(chǎn)品，該方法具有制備工藝簡單、操作簡便、成本低、反應(yīng)條件溫和以及反應(yīng)時間短等優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0020]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0021 ]圖1是ZnS納米材料的X射線衍射圖；
[0022]圖2是實(shí)施例2制得的硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的X射線衍射圖，其中，曲線a為蒙脫土的X射線衍射圖，曲線b為實(shí)施例2制得的硫化銀-蒙脫土納米復(fù)合材料的X射線衍射圖；
[0023]圖3是實(shí)施例2制得的硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的透射電鏡圖；
[0024]圖4是不同反應(yīng)體系的紫外可見吸收光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]實(shí)施例1
[0026]稱取lg蒙脫土置于燒杯中，加入10ml蒸餾水，磁力攪拌18h，得到均勻分散的蒙脫土懸浮液。稱取0.2195g(lmmol)的固體乙酸鋅溶于10ml蒸饋水中，配制成乙酸鋅溶液。將配制好的乙酸鋅溶液逐滴加入到上述蒙脫土懸浮液中并混合均勻，繼續(xù)磁力攪拌3h，得到溶液A。將80ml濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液加入到0.9016g (12mmol)的硫代乙酰胺中形成溶液B。然后將溶液A與溶液B同時置于密封干燥器中，于室溫攪拌條件下反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后收集沉淀物，用超純水離心洗滌，并于60°C下干燥6h得到硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料。
[0027]實(shí)施例2
[0028]稱取lg蒙脫土置于燒杯中，加入10ml水，磁力攪拌18h，得到均勻分散的蒙脫土懸浮液。稱取0.1646g(0.75mmol)的固體乙酸鋅溶于10ml水中，配制成乙酸鋅溶液。將配制好的乙酸鋅溶液逐滴加入到上述蒙脫土懸浮液中并混合均勻，繼續(xù)磁力攪拌3h，得到溶液A。將80ml濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液加入到0.6762g(9mmol)的硫代乙酰胺中形成溶液Bo然后將溶液A與溶液B同時置于密封干燥器中，于室溫攪拌條件下反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后收集沉淀物，用超純水離心洗滌，并于60°C下干燥6h得到硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料。
[0029]實(shí)施例3
[0030]稱取lg蒙脫土置于燒杯中，加入10ml水并磁力攪拌18h使蒙脫土均勻分散，得到蒙脫土懸浮液。稱取0.1098g(0.5mmol)的固體乙酸鋅溶于10ml水中，配制成乙酸鋅溶液。將配制好的乙酸鋅溶液逐滴加入到上述蒙脫土懸浮液中，在滴加過程中持續(xù)磁力攪拌，滴加完成后繼續(xù)磁力攪拌3h，得到溶液A。將80ml濃度為0.5mol/L的鹽酸溶液加入到0.4508g(6mmol)的硫代乙酰胺中形成溶液B。然后將溶液A與溶液B同時置于密封反應(yīng)罐中，于室溫攪拌條件下反應(yīng)24h。反應(yīng)結(jié)束后收集沉淀物，用超純水離心洗滌，并于60°C下干燥6h得到硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料。
[0031]上述實(shí)施例中所用蒙脫土可以直接從市場上購買得到，所用的其他原料試劑均為分析純。
[0032]模擬酶活性比色測試:
[0033]1.稱取實(shí)施例2所制備的硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料6.0mg溶于10ml 二次蒸餾水中，超聲條件下使其分散均勻，制得溶液A ;
[0034]2.稱取0.0024g的TMB (3, 3’，5，5’ _四甲基聯(lián)苯胺)溶于10ml 二次蒸餾水中，配制成摩爾濃度為1.0mmol/L的溶液B ；
[0035]3.量取0.24ml的30%的過氧化氫定容為10ml，配制成0.25mol/L的溶液C ；
[0036]4.配制pH = 3.8的醋酸-醋酸鈉緩沖溶液D ；
[0037]a:用移液器量取1600 μ 1 D+200 μ 1 C+200 μ 1 Β置于5ml的比色皿中；
[0038]b:用移液器量取1600 μ 1 D+200 μ 1 Α+200 μ 1 Β置于5ml的比色皿中；
[0039]c:用移液器量取 1400 μ 1 D+200 μ 1 Α+200 μ 1 C+200 μ 1 Β置于 5ml 的比色皿中。
[0040]在室溫下進(jìn)行反應(yīng)，觀察發(fā)現(xiàn):一分鐘后c比色皿中的液體顯示明顯的藍(lán)色，而a、b比色皿中的液體顏色無變化；幾小時后a比色皿中的液體逐漸變藍(lán)；而b比色皿中的液體顏色始終無變化。
[0041]結(jié)果分析:H202能氧化TMB顯示明顯的藍(lán)色，由上述實(shí)驗(yàn)觀察結(jié)果可以看出，相比于a中未加ZnS-MMT納米復(fù)合材料，c中加入ZnS-MMT納米復(fù)合材料后，H202與TMB的反應(yīng)顏色變化更快，說明本發(fā)明所制備的ZnS-MMT納米復(fù)合材料確實(shí)起到了很好的催化效果。b中始終沒有發(fā)生顏色變化，說明ZnS-MMT納米復(fù)合材料并無氧化能力，而c比色皿中的液體很快就變藍(lán)，由此證明ZnS-MMT納米復(fù)合材料可用作過氧化物酶的模擬酶。
[0042]同時用紫外-可見分光光度計(jì)對反應(yīng)體系進(jìn)行監(jiān)測(譜圖中的a、b、c分別對應(yīng)體系的a、b、c)，結(jié)果如圖4所示。
[0043]結(jié)果分析:加入ZnS-MMT納米復(fù)合材料的體系c在372nm和627nm處有很強(qiáng)的紫外吸收峰，說明體系反應(yīng)生成了 TMB的氧化物，說明本發(fā)明所制備的ZnS-MMT納米復(fù)合材料確實(shí)起到了很好的催化效果:而b沒有相應(yīng)的吸收峰，說明ZnS-MMT納米復(fù)合材料并無氧化能力，而a也沒有相應(yīng)的吸收峰，說明缺少本發(fā)明所制備的ZnS-MMT納米復(fù)合材料H202不能快速氧化TMB，由此證明ZnS-MMT納米復(fù)合材料可用作過氧化物酶的模擬酶。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟: (1)選取蒙脫土、乙酸鋅、硫代乙酰胺以及鹽酸為原料； (2)將蒙脫土分散到去離子水中，攪拌均勻，得到蒙脫土懸浮液； (3)配制乙酸鋅溶液，逐滴滴加到步驟(2)中制備的蒙脫土懸浮液中，持續(xù)攪拌，得到溶液A ; (4)將鹽酸溶液加入到硫代乙酰胺中，得到溶液B; (5)將溶液A與溶液B同時置于密封容器中，于室溫攪拌條件下反應(yīng)12?24h，然后經(jīng)離心、洗滌、干燥，制得硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中:所述蒙脫土與乙酸鋅的質(zhì)量配比為1: 0.05?1: 0.4。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中:所述乙酸鋅與硫代乙酰胺的摩爾配比為1: 5?1: 25。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中:所述鹽酸與硫代乙酰胺的摩爾配比大于2。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中:所述鹽酸溶液的濃度為0.1?lmol/L。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(2)中:所述蒙脫土懸浮液中蒙脫土的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟⑵中:所述攪拌時間為10?12小時。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中:所述乙酸鋅溶液中乙酸鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?2.5%。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(5)中:所述干燥溫度為60?70°C。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(5)中:所述密封容器為密封干燥器或密封反應(yīng)罐。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：將蒙脫土分散到去離子水中，攪拌均勻，得到蒙脫土懸浮液；配制乙酸鋅溶液，逐滴滴加到蒙脫土懸浮液中，持續(xù)攪拌，得到溶液A；將鹽酸溶液加入到硫代乙酰胺中，得到溶液B；將溶液A與溶液B同時置于密封容器中，于室溫攪拌條件下反應(yīng)12～24h，然后經(jīng)離心、洗滌、干燥，制得硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料。本發(fā)明采用蒙脫土為載體，所制得的硫化鋅-蒙脫土納米復(fù)合材料具有純度高、尺寸小、催化活性好等優(yōu)點(diǎn)，以其作為比色生物傳感器在檢測過氧化氫時具有簡便、穩(wěn)定、靈敏度高、選擇性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【IPC分類】B01J27/04
【公開號】CN105312066
【申請?zhí)枴緾N201510237208
【發(fā)明人】劉青云, 丁艷園, 姜艷玲, 張樂友, 孫麗芳
【申請人】山東科技大學(xué)
【公開日】2016年2月10日
【申請日】2015年5月12日